放射現象與核能子課題
V.1 放射性衰變
Radioactive Decay
α/β/γ 三種輻射特性、衰變方程的守恆規則、半衰期的隨機性與計算
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核心考點
1. 三種輻射的特性比較
考評提示：表格題要分開填電荷、質量、穿透力、電離能力四欄
- 定義**α 粒子**＝氦核（2 質子＋2 中子），電荷 **+2e**，質量最大，穿透力最弱（一張紙即可阻擋）。
- 定義**β⁻ 粒子**＝高速電子，電荷 **−e**，質量極小，穿透力中等（需幾毫米鋁片阻擋）；β⁺ 為正電子，電荷 +e。
- 定義**γ 射線**＝高能電磁波（光子），**不帶電**、無靜止質量，穿透力最強（需厚鉛或混凝土）。
- 對比電離能力與穿透力**剛好相反**：α 電離最強而穿透最弱，γ 電離最弱而穿透最強；電離越強，能量損耗越快、射程越短。
- 易錯陷阱置於磁場中，^^α 與 β 因帶相反電荷而偏向相反方向，γ 不偏轉^^；α 質量大、偏轉幅度遠小於 β。
2. 衰變方程與守恆規則
考評提示：上標質量數、下標原子序，兩邊各自相加要相等
- 定義核素符號寫法 **ᴬ_Z X**：上標 A = 質量數（核子數），下標 Z = 原子序（質子數）；漏寫其中一個即失分。
- 公式**α 衰變**：質量數 −4、原子序 −2，例 ²³⁸_₉₂U → ²³⁴_₉₀Th + ⁴_₂He（放出氦核）。
- 公式**β⁻ 衰變**：一個中子轉為質子，質量數不變、原子序 +1，例 ¹⁴_₆C → ¹⁴_₇N + ⁰_₋₁e；^^放出的電子來自核內中子，不是核外殼層電子^^。
- 流程**γ 放射**：質量數與原子序都不變，核由高能態躍遷至低能態，多餘能量以 γ 光子放出，常伴隨 α 或 β 衰變；^^元素種類不變^^。
- 邏輯兩條守恆：**質量數守恆**與**原子序守恆**；填子核時，子核原子序 = 母核原子序 ∓ 對應變化，兩者都要檢查才算配平。
3. 半衰期：隨機性與計算
考評提示：先扣背景、再用 N = N₀(½)ⁿ；n 為半衰期數
- 定義**半衰期 T**＝放射性原子核數目或活度減半所需的時間，^^與初始數量無關^^，是該核素的固有性質。
- 公式衰變公式 **N = N₀(½)^(t/T)**；當 t/T = n 為整數時逐步減半即可，例 3 個半衰期後剩 N₀/8；活度與核數目成正比，可用同一公式。
- 邏輯衰變是**隨機過程**：無法預測單一原子核何時衰變，衰變機率與核的年齡、溫度、化學環境**無關**。
- 圖像大量原子核的統計行為穩定，宏觀活度隨時間呈**指數衰減**；G-M 管短時間計數有起伏，正是隨機性的統計漲落。
- 計算計算半衰期前必先**扣除背景計數率**：淨計數率 = 量得值 − 背景；^^「剩下 25%」≠「減少了 25%」，兩者完全不同^^。
常見題型 · scoring points
試補全核方程並指出放出的粒子（3 分）
- 由質量數守恆求未知粒子的質量數（1 分）。
- 由原子序守恆求未知粒子的原子序（1 分）。
- 據兩數值判別粒子種類（如 ⁴_₂He＝α、⁰_₋₁e＝β⁻、¹_₀n＝中子）（1 分）。
試由活度求所經半衰期數目（3 分）
- 先把量得計數率減去背景，得淨計數率（1 分）。
- 求淨計數率與初始值之比，列出 (½)ⁿ = 該比例（1 分）。
- 解出 n，再乘以半衰期 T 得所經時間（1 分）。
放射現象與核能 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
